Подводный вулкан Орка в Антарктиде охватил рой из 85 000 землетрясений

База Карлини на острове Кинг-Джордж, на которой размещен сейсмометр, расположенный ближе всего к сейсмической зоне, и пролив Брансфилд. Предоставлено: Милтон Перси Пласенсия Линарес.

В отдаленном районе комбинация геофизических методов определяет движение магмы под морским дном как причину.

Даже у берегов Антарктиды можно встретить вулканы. Последовательность из более чем 85 000 землетрясений в 2020 году была зарегистрирована у давно бездействующего глубоководного вулкана Орка, роевое землетрясение достигло ранее ненаблюдавшихся масштабов в этом регионе. Тот факт, что такие события могут быть изучены и описаны с замечательными подробностями даже в таких отдаленных и, следовательно, плохо оснащенных областях, теперь демонстрирует исследование международной группы, опубликованное в журнале. Связь с Землей и окружающей средой.

В исследовании приняли участие исследователи из Германии, Италии, Польши и США, которым руководил Саймон Сиска из Немецкого исследовательского центра геонаук (GFZ) в Потсдаме. Они смогли объединить сейсмические, геодезические методы и методы дистанционного зондирования, чтобы определить, как быстрое перемещение магмы из мантии Земли вблизи границы коры и мантии почти на поверхность вызвало массовое землетрясение.

Вулкан Орка между оконечностью Южной Америки и Антарктидой

Массовые землетрясения в основном происходят в вулканически активных районах. Поэтому есть подозрение, что причиной является движение жидкостей в земной коре. Orca Marine — большой подводный щитовой вулкан, возвышающийся примерно на 900 метров над морским дном и имеющий диаметр основания около 11 километров. Он расположен в проливе Брансфилд, океаническом канале между Антарктическим полуостровом и Южными Шетландскими островами, к юго-западу от южной оконечности Аргентины.

Иллюстрация сейсмически активного региона Антарктиды. Кредит: Cesca et al. 2022 г.; Nature Commun Earth Environ 3, 89 (2022); doi.org/10.1038/s43247-022-00418-5 (CC BY 4.0)

В прошлом землетрясения в этом регионе были умеренными. Однако в августе 2020 года там начался интенсивный сейсмический рой, за полгода произошло более 85 тысяч землетрясений. Это крупнейшее сейсмическое возмущение, когда-либо зарегистрированное там», — сообщает Симона Ческа, ученый из раздела 2.1 сейсмической и вулканической физики из GFZ и ведущий автор недавно опубликованного исследования. было зафиксировано более десятка сантиметров и небольшой подъем около одного сантиметра на соседнем острове Кинг-Джордж.

Исследовательские проблемы в отдаленной местности

Сиска изучал эти события вместе с коллегами из Национального института океанографии и прикладной геофизики — OGS и Болонского университета (Италия), Польской академии наук, Университета Лейбница в Ганновере, Немецкого аэрокосмического центра (DLR) и Потсдамского университета. Проблема заключалась в том, что в отдаленных районах было мало обычных сейсмографов, то есть только две сейсмические станции и две станции ГНСС (наземные станции в ДжЛопал нПолет сСпутники ссистема, измеряющая смещение Земли). Чтобы восстановить хронологию возмущений, их развитие и определить их причину, команда проанализировала данные удаленных сейсмических станций и данные спутников InSAR, которые используют радиолокационную интерферометрию для измерения смещения грунта. Важным шагом было моделирование событий рядом геофизических методов для правильной интерпретации данных.

Реконструкция сейсмических событий

Исследователи датировали начало возмущений 10 августа 2020 года и расширили первоначальный глобальный каталог землетрясений, содержащий всего 128 землетрясений, до более чем 85 000 событий. Рой достиг своего пика с двумя сильными землетрясениями 2 октября (Mw 5,9) и 6 ноября (Mw 6,0) 2020 г., прежде чем утих. К февралю 2021 года сейсмическая активность значительно снизилась.

Ученые определили проникновение магмы и миграцию большего объема магмы в качестве основной причины роевого землетрясения, потому что одни только сейсмические процессы не могут объяснить сильную деформацию поверхности, наблюдаемую на острове Кинг-Джордж. Наличие объемного магматического внедрения может быть независимо подтверждено на основе геодезических данных.

Начиная с очага, землетрясения мигрировали сначала вверх, а затем в стороны: глубокие кластерные землетрясения интерпретируются как отклик на вертикальное распространение магмы из резервуара в верхней мантии или на границе коры и мантии, тогда как поверхностные коровые землетрясения распространяются на северо-восток и проходят поверх растущей магматической дамбы в поперечном направлении, длина которой достигает около 20 километров.

Землетрясения резко уменьшились к середине ноября, примерно после трех месяцев непрерывной активности, что совпало с возникновением самого сильного в серии землетрясений с магнитудой 6,0 МВт. Окончание роя могло быть объяснено потерей давления в магматической дамбе, сопровождавшей большой сброс разлома, и могло указывать на время донного извержения, которое, однако, не могло быть подтверждено другими данными.

Путем моделирования данных GNSS и InSAR ученые подсчитали, что объем интрузии Брансфилда колеблется от 0,26 до 0,56 кубических километров. Это также делает этот эпизод крупнейшим извержением магмы, когда-либо наблюдавшимся геофизически в Антарктиде.

Вывод

Саймон Сиска заключает: «Наше исследование представляет собой успешное новое исследование сейсмических вулканических возмущений в отдаленном месте на Земле, где комбинированное применение сейсмических, геодезических методов и методов дистанционного зондирования используется для понимания процессов землетрясений и переноса магмы в плохо оборудованных районах. Это один из немногих случаев, когда мы можем с помощью геофизических инструментов отслеживать проникновение магмы из верхней мантии или коровой границы мантии в неглубокую кору — быстрый переход магмы из мантии почти на поверхность, занимающий всего несколько дней».

Ссылка: «Массивный рой землетрясений, вызванный вторжением расплава в пролив Брансфилд, Антарктида». Саймон Ческа, Моника Суган, Окаш Родзински, Саназ Фагидиан, Питер Нимс, Саймон Блан, Джесса Петерсен, Зиго Денг, Элеонора Ривальта, Алессандро Берк-Ван Пласенсия Линарес. , Себастьян Хайман и Торстен Даме, 11 апреля 2022 г., доступно здесь. Связь с Землей и окружающей средой.
DOI: 10.1038 / s43247-022-00418-5